Modulbeschreibung
Mechatronik 1
Kürzel:
M_MeT1
Durchführungszeitraum:
HS/25
ECTS-Credits:
8
Arbeitsaufwand (h):
240
Lernziele:
Die Studierenden
- können die Funktionsweise von Dioden und Transistoren angeben.
- können Grundschaltungen mit Transistoren mit Kenndaten und Grenzdaten auslegen.
- können Dioden und Spezialdioden in Schaltungen einsetzen.
- können die Datenblattangaben von realen Operationsverstärken interpretieren und erklären.-
- können Verstärker- und Filterschaltungen mit Operationsverstärkern realisieren.
- können Integratoren, Differenzierer, Kippstufen und Oszillatoren mit Operationsverstärkern realisieren.
- können elektrische Grössen (Spannung, Strom, Impedanz) messen.
- können Signale im Zeitbereich beschreiben.
- können grundlegende Messelektronik-Schaltungen angeben, erklären und auslegen.
- können das Rauschen einer Messschaltung ermitteln.
- können komplexwertige Impedanzen und Übertragungsfunktionen messen.
- können Korrelation, Autokorrelation und Kreuzkorrelation zur Signalanalyse anwenden.
- können lineare und nichtlineare Sensoren kalibrieren.
- können basierend auf einem generischen, schrittweisen Modellbildungsprozess Modelle für vereinfachte Prozesse und Systeme erstellen.
- können Systemmodelle in Simulink implementieren und simulieren.
- können lineare und nicht-lineare Modelle 1. und 2. Ordnung aufstellen und analysieren.
- können nichtlineare Modelle in einem definierten Arbeitspunkt linearisieren und die Auswirkungen auf die Modellgenauigkeit einschätzen.
- können komplexere Systeme durch gekoppelte Differentialgleichungen beschreiben.
- können die Laplace-Transformation auf lineare, zeitinvariante Modelle anwenden.
- können die Übertragungsfunktion von LTI-Systemen bestimmen und interpretieren.
- können ebene und räumliche Punktbewegungen berechnen.
- können ebene Starrkörperbewegungen berechnen.
- können über die Newtonschen Axiome die Beschleunigungskräfte und Momente berechnen.
- können lineare Schwingungen von 1-Massensystemen berechnen.
- können die Bewegungsgleichungen von einfachen linearen Mehrmassensystemen aufstellen und daraus die Eigenwerte, Eigenformen und Eigenvektoren bestimmen.
- können einfache Problemstellungen aus diesen Fachgebieten analysieren und die geeigneten Lösungsmethoden anwenden.
Verantwortliche Person:
Prof. Dr. Bach Carlo
Telefon/EMail:
+41 58 257 3398
/ carlo.bach@ost.chStandort (angeboten):
Buchs, Lerchenfeld St.Gallen
Empfohlene Module:
Analysis 1: Differentialrechnung (M_Ana1, HS/24-HS/25), Analysis 2: Integralrechnung & ODE (M_Ana2, FS/25), Informatik 1: Einführung in die Programmierung (M_Inf1, HS/25), Informatik 2: Softwareengineering (M_Inf2, FS/25-FS/26), Materials & Mechanical Design 1 (M_MMD_1, HS/24-HS/25), Materials & Mechanical Design 2 (M_MMD_2, FS/25-FS/26), Physik 1: Mechanik und Wärme (M_Phy1, HS/24-HS/25), Physik 2: Elektromagnetismus und Schwingungen (M_Phy2, FS/25-FS/26)
Zusätzlich vorausgesetzte Kenntnisse:
Ebenfalls sollten die beiden Module ELA1 und ELA 2 besucht worden sein.
Anschlussmodule:
Modultyp:
Wahlpflicht-Modul für Mechatronik BB STD_24(Empfohlenes Semester: 5)
Wahlpflicht-Modul für Mechatronik VZ STD_24(Empfohlenes Semester: 3)
Wahlpflicht-Modul für Systemtechnik BB STD_05(Empfohlenes Semester: 5)
Wahlpflicht-Modul für Systemtechnik VZ STD_05(Empfohlenes Semester: 3)
Bemerkungen:
Das Modul findet im Herbstsemester statt.
ECTS-Credits pro Kategorie
Grundlagenmodule / 8 Credits
Grundlagenmodule / 8 Credits
Profilmodule / 8 Credits
Profilmodule / 8 Credits
Modulbewertung
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Schriftliche Prüfung, 240 Minuten
Bemerkungen zur Prüfung:
Die Modulschlussprüfung findet in vier Teilen statt. Die Kurse Elektronik, Messtechnik, Modellbildung und Simulation sowie Technische Dynamik bilden je einen Teil der Modulschlussprüfung. Alle Teile dauern je 60 Minuten.
Gewichtung:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Elektronik (Gewicht 25%), Messtechnik (Gewicht 25%), Modellbildung und Simulation (Gewicht 25%) sowie Technische Dynamik (Gewicht 25%) bilden je einen Teil der Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
25%Modulschlussprüfung Elektronik (MeT1_E-msp)
25%Modulschlussprüfung Messtechnik (MeT1_M-msp)
25%Modulschlusprüfung Modellbildung und Simulation (MeT1_S-msp)
25%Modulschlussprüfung Technische Dynamik (MeT1_T-msp)
Kurse in diesem Modul
Elektronik
Kürzel:
MeT1_E
Arbeitsaufwand (h):
60
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können die Funktionsweise von Dioden und Transistoren angeben.
- können Grundschaltungen mit Transistoren mit Kenndaten und Grenzdaten auslegen.
- können Dioden und Spezialdioden in Schaltungen einsetzen.
- können die Datenblattangaben von realen Operationsverstärken interpretieren und erklären.-
- können Verstärker- und Filterschaltungen mit Operationsverstärkern realisieren.
- können Integratoren, Differenzierer, Kippstufen und Oszillatoren mit Operationsverstärkern realisieren.
Plan und Lerninhalt:
- Grundkenntnisse Halbleitertechnologie
- Halbleiter-Bauteile und deren Grundschaltungen
- Bipolartransistoren und ihre Anwendungen
- Unipolartransistoren und ihre Anwendungen
- Lichtempfindliche Sensoren und Optokoppler
- Operationsverstärker
- Analoge Schaltungstechnik
Ansprechspersonen:
Prof. Piai Guido
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Modulschlussprüfung
Lehr- und Lernmethoden:
Lehrvortrag, Lehrgespräch, Übungen und Selbststudium, Laborübungen
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Messtechnik
Kürzel:
MeT1_M
Arbeitsaufwand (h):
60
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können elektrische Grössen (Spannung, Strom, Impedanz) messen.
- können Signale im Zeitbereich beschreiben.
- können grundlegende Messelektronik-Schaltungen angeben, erklären und auslegen.
- können das Rauschen einer Messschaltung ermitteln.
- können komplexwertige Impedanzen und Übertragungsfunktionen messen.
- können Korrelation, Autokorrelation und Kreuzkorrelation zur Signalanalyse anwenden.
- können lineare und nichtlineare Sensoren kalibrieren.
Plan und Lerninhalt:
- Elektrische Grössen (Spannung, Strom, Leistung, Impedanz, Frequenz, Phase)
- Messschaltungen: Instrumentenverstärker, Transimpedanzverstärker, Chopping-Amplifier, Lock-in-Amplifier
- Anwendung der Korrelation
- Beschreibung von Signalen: periodisch, stationär, kontinuierlich, diskret, Offset, Rauschen
- Elektrische Auswertung von Sensoren
- Lineare und nichtlineare Kalibration von Sensoren
Ansprechspersonen:
Prof. Weitnauer Adrian
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Modulschlussprüfung
Lehr- und Lernmethoden:
Lehrvortrag, Lehrgespräch, Übungen und Selbststudium, Laborübungen
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Bemerkungen:
Unterrichtsprache ist Deutsch und die Literatur teilweise auf Englisch
Modellbildung & Simulation
Kürzel:
MeT1_S
Arbeitsaufwand (h):
60
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können basierend auf einem generischen, schrittweisen Modellbildungsprozess Modelle für vereinfachte Prozesse und Systeme erstellen.
- können Systemmodelle in Simulink implementieren und simulieren.
- können lineare und nicht-lineare Modelle 1. und 2. Ordnung aufstellen und analysieren.
- können nichtlineare Modelle in einem definierten Arbeitspunkt linearisieren und die Auswirkungen auf die Modellgenauigkeit einschätzen.
- können komplexere Systeme durch gekoppelte Differentialgleichungen beschreiben.
- können die Laplace-Transformation auf lineare, zeitinvariante Modelle anwenden.
- können die Übertragungsfunktion von LTI-Systemen bestimmen und interpretieren.
Plan und Lerninhalt:
- Alltagssprachliche Problembeschreibung schrittweise in ein mathematisch-physikalisches Modell übersetzen und strukturiertes Aufstellen der zugehörigen Differentialgleichung(en)
- Modellimplementierung und -simulation in Simulink
- Analyse von linearen und nichtlinearen dynamischen Systemen
- Linearisierung nichtlinearer Systeme im Arbeitspunkt
- Modellierung komplexer Systeme durch gekoppelte Differentialgleichungen
- Einführung der Laplace-Transformation und ihrer wichtigsten Eigenschaften
- Übertragungsfunktion und LTI-Systeme
Ansprechspersonen:
Wolfer Claudio
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Modulschlussprüfung
Lehr- und Lernmethoden:
Lehrvortrag, Lehrgespräch, Übungen, Selbststudium, Kleinprojekte
Bibliographie:
- L. Papula: Mathematische Formelsammlung für Ingenieure und Naturwissenschaftler
- W. Haager, Regelungstechnik - kompetenzorientiert
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Technische Dynamik
Kürzel:
MeT1_T
Arbeitsaufwand (h):
60
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können ebene und räumliche Punktbewegungen berechnen.
- können ebene Starrkörperbewegungen berechnen.
- können über die Newtonschen Axiome die Beschleunigungskräfte und Momente berechnen.
- können lineare Schwingungen von 1-Massensystemen berechnen.
- können die Bewegungsgleichungen von einfachen linearen Mehrmassensystemen aufstellen und daraus die Eigenwerte, Eigenformen und Eigenvektoren bestimmen.
- können einfache Problemstellungen aus diesen Fachgebieten analysieren und die geeigneten Lösungsmethoden anwenden.
Plan und Lerninhalt:
- Bewegung eines Massenpunktes
- Kinetik eines Systems von Massepunkten
- Bewegung des starren Körpers
- Arbeit, potentielle und kinetische Energie
- Prinzipien der Mechanik
- Schwingungen, Eigenwerte und -formen von 1FHG-Systemen
- Schwingungen, Eigenwerte und -formen von nFHG-Systemen
Ansprechspersonen:
Uhlar Stefan
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Modulschlussprüfung
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Lehrgespräch, Übungen, begleitetes Selbststudium, Selbststudium
Bibliographie:
Gross, Hauger, Schröder, Wall, Technische Mechanik 3, Springer
Knappstein, Anders, Kinematik und Kinetik, Harri Deutsch
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein